智能化是制造業(yè)升級換代的重要標(biāo)志

　　2009年中國科學(xué)院發(fā)布2050年科學(xué)發(fā)展路線圖：“基于泛在信息的智能制造系統(tǒng)”

　　2011年中國機(jī)械工程學(xué)會發(fā)布《中國機(jī)械工程技術(shù)路線圖》：智能制造

　　2012年中國工程院開展戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)規(guī)劃研究，智能制造裝備列為十八個(gè)重點(diǎn)戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)之一。

　　2013年中國工程院承擔(dān)國務(wù)院的制造強(qiáng)國咨詢研究報(bào)告，把智能化作為制造強(qiáng)國的主戰(zhàn)略。

　　一、 基礎(chǔ)制造技術(shù)智能化的挑戰(zhàn)

　　1. 基礎(chǔ)制造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀（鑄造、鍛造、焊接、熱處理）

　　產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)：工藝越來越復(fù)雜，材料強(qiáng)度越來越高；中國生產(chǎn)規(guī)模居世界第一；

　　主要差距：質(zhì)量穩(wěn)定性差、材料浪費(fèi)大、能耗大、污染嚴(yán)重等。

　　基礎(chǔ)制造迫切需求技術(shù)躍升：許多工藝依然依靠經(jīng)驗(yàn)，耗能耗材現(xiàn)象嚴(yán)重。鑄造方面：鑄件能耗是發(fā)達(dá)國家同類工藝的1.5~2倍；每噸鑄件污染排放總量是發(fā)達(dá)國家的3~5倍；航空航天發(fā)動機(jī)單晶葉片合格率＜30%，國外可達(dá)80%，技術(shù)落后國際先進(jìn)水平1~1.5代；鍛壓方面：大鍛件材料利用率30%~55%，韓國60%~65%，日本高達(dá)70%~75%；鍛壓自動線：美國5085條，日本9000條，德國6130條，我國300條；焊接方面：自動化焊接設(shè)備比例為45~50%，美國為80%以上，日本已達(dá)到90%；熱處理方面：高效、優(yōu)質(zhì)、節(jié)能、環(huán)保的可控氣氛爐和真空爐等熱處理設(shè)備總數(shù)的比例低于20%；先進(jìn)工業(yè)國家超過80%。

　　發(fā)展目標(biāo)：通過數(shù)字化與智能化，零件制造精度大幅提高；到2020年，在能源消耗、材料利用率方面達(dá)到與發(fā)達(dá)國家持平水平。

　　2、基礎(chǔ)制造智能化的技術(shù)挑戰(zhàn)

　　結(jié)構(gòu)大型化：導(dǎo)致工作空間內(nèi)工藝參數(shù)變差加大；

　　工藝復(fù)合化：導(dǎo)致多能場制造工藝參數(shù)相互耦合，變強(qiáng)度熱沖壓硼鋼成形（加熱、涂層、控制冷卻、模內(nèi)沖壓淬火）；

　　裝備柔性化：導(dǎo)致制造過程的系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制困難，多點(diǎn)拉伸成形機(jī)、單點(diǎn)增量成形機(jī)；

　　材料高強(qiáng)化：QP鋼、DP鋼＞1000Mpa，軋制不等厚板或拼焊板導(dǎo)致非均勻厚度，材料成形規(guī)律復(fù)雜；

　　結(jié)構(gòu)復(fù)雜化：結(jié)構(gòu)功能增強(qiáng)，形狀復(fù)雜，大幅度增加加工難度；

　　形性一體化：高端制備制造要求構(gòu)件形狀與性能的綜合控制，提高了工藝設(shè)計(jì)難度。

　　3、智能基礎(chǔ)制造技術(shù)的內(nèi)涵

　　將傳感器及智能決策軟件與裝備集成，實(shí)現(xiàn)感知、分析、推理、決策、控制功能，使工藝能適應(yīng)制造環(huán)境變化。其中傳感檢測要達(dá)到裝備運(yùn)行監(jiān)控、制造質(zhì)量檢測；工藝設(shè)計(jì)要達(dá)到：工藝智能創(chuàng)成、工藝實(shí)時(shí)規(guī)劃；控制執(zhí)行要達(dá)到：裝備自動控制、裝備柔性操作。

　　二、 對基礎(chǔ)制造智能化的認(rèn)識

　　智能制造的定義：智能制造是研究制造活動中的信息感知與分析，知識表達(dá)與學(xué)習(xí)，智能決策與執(zhí)行的綜合技術(shù)。主要包括智能制造裝備、智能制造系統(tǒng)、智能制造服務(wù)等三個(gè)方面，其目標(biāo)是提高制造效率和質(zhì)量，降低制造成本。智能制造是德國工業(yè)4.0的主要內(nèi)容。

　　基礎(chǔ)制造智能化技術(shù)的研究重點(diǎn)：基礎(chǔ)制造工藝過程復(fù)雜，不可控環(huán)節(jié)多，工藝設(shè)計(jì)依賴經(jīng)驗(yàn)積累，需要研究可進(jìn)化的工藝知識庫模型，實(shí)現(xiàn)合理的推理和決策；基礎(chǔ)制造工作條件惡劣，工藝過程中形狀、性能參數(shù)缺乏實(shí)時(shí)檢測手段，在線信息采集特別困難，需要研究專門的傳感設(shè)備（耐高溫）。

　　基礎(chǔ)智能制造關(guān)鍵核心技術(shù)的研究布局：制造過程的傳感檢測：關(guān)鍵的控性信息缺乏實(shí)時(shí)、在位測量手段；工藝規(guī)劃與決策：時(shí)變過程缺乏在線的實(shí)時(shí)工藝規(guī)劃能力；自適應(yīng)控制執(zhí)行：形狀精度、物理性能的閉環(huán)調(diào)控手段。